BAB 2 ISI
A. Landasan Teori 1. Kerangka Teori
a. Semikonduktor
Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti dioda, transistor dan sebuah IC integrated circuit. Disebut semi atau setengah
konduktor, karena bahan ini memang bukan konduktor murni. Bahan-bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik sebab
logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak bebas. www.Electroniclab.com. Hal. 1
Sebenarnya atom tembaga dengan lambang kimia Cu memiliki inti 29 ion + dikelilingi oleh 29 elektron -. Sebanyak 28 elektron menempati orbit-orbit
bagian dalam membentuk inti yang disebut nucleus. Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan elektron-elektron ini. Satu buah
elektron lagi yaitu elektron yang ke-29, berada pada orbit paling luar. Orbit terluar ini disebut pita valensi dan elektron yang berada pada pita ini
dinamakan elektron valensi. Karena hanya ada satu elektron dan jaraknya jauh dari nucleus, ikatannya tidaklah terlalu kuat. Hanya dengan energi yang sedikit
saja elektron terluar ini mudah terlepas dari ikatannya. Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya adalah Silicon Si,
Germanium Ge dan Galium Arsenida GaAs. Germanium dahulu adalah bahan
satu-satunya yang dikenal untuk membuat komponen semikonduktor. Namun belakangan, silikon menjadi popular setelah ditemukan cara mengekstrak bahan
ini dari alam. Silikon merupakan bahan terbanyak ke dua yang ada dibumi setelah oksigen O
2
. Pasir, kaca dan batu-batuan lain adalah bahan alam yang banyak mengandung unsur silikon.
Struktur atom kristal silikon, satu inti atom nucleus masing-masing memiliki 4 elektron valensi. Ikatan inti atom yang stabil adalah jika dikelilingi
oleh 8 elektron, sehingga 4 buah elektron atom kristal tersebut membentuk ikatan kovalen dengan ion-ion atom tetangganya. Pada suhu yang sangat rendah 0
o
K, struktur atom silikon divisualisasikan seperti pada gambar 1.
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
4
+
Gambar 1. Struktur dua dimensi kristal Silikon
www.Electroniclab.com. Hal. 1 Ikatan kovalen menyebabkan elektron tidak dapat berpindah dari satu inti
atom ke inti atom yang lain. Pada kondisi demikian, bahan semikonduktor bersifat isolator karena tidak ada elektron yang dapat berpindah untuk menghantarkan
listrik. Pada suhu kamar, ada beberapa ikatan kovalen yang lepas karena energi panas, sehingga memungkinkan elektron terlepas dari ikatannya. Namun hanya
beberapa jumlah kecil yang dapat terlepas, sehingga tidak memungkinkan untuk menjadi konduktor yang baik.
Ahli-ahli fisika terutama yang menguasai fisika quantum pada masa itu mencoba memberikan doping pada bahan semikonduktor ini. Pemberian doping
dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi bebas dalam jumlah lebih banyak dan permanen, yang diharapkan akan dapat mengahantarkan listrik
Misalnya pada bahan silikon diberi doping phosphorus atau arsenic yang pentavalen yaitu bahan kristal dengan inti atom memiliki 5 elektron valensi.
Dengan doping, Silikon yang tidak lagi murni ini impurity semiconductor akan memiliki kelebihan elektron. Kelebihan elektron membentuk semikonduktor tipe-
n. Semikonduktor tipe-n disebut juga donor yang siap melepaskan elektron. Kalau silikon diberi doping Boron, Gallium atau Indium, maka akan didapat
semikonduktor tipe-p. Untuk mendapatkan silikon tipe-p, bahan dopingnya adalah bahan trivalen yaitu unsur dengan ion yang memiliki 3 elektron pada pita
valensi. Karena ion silikon memiliki 4 elektron, dengan demikian ada ikatan kovalen yang berlobang hole. Hole ini digambarkan sebagai akseptor yang siap
menerima elektron. Dengan demikian, kekurangan elektron menyebabkan semikonduktor ini menjadi tipe-p.
b. Dioda
Kategori